Гены без преобладания: вызов генетической интерпретации биологии
В журнале Journal of the Royal Society Interface опубликована статья "Genes without prominence: a reappraisal of the foundations of biology", предлагающая пересмотр основ биологии. Авторы — профессор физики Хельсинкского университета Арто Аннила и доцент, бывший профессор Университета Восточной Финляндии Кейт Баверсток — утверждают, что нынешний акцент на генах основан на ошибочной интерпретации экспериментальной генетики. Вместо этого фундаментом должны стать принципы использования энергии клеткой.
Что на самом деле определяют гены?
Генам приписывают влияние на интеллект, сексуальную ориентацию, риск рака, инсульта, поведение и убеждения. Однако гены не могут вызывать эти черты. Генетики находят лишь ассоциации между конкретными генами и признаками, многие из которых ложны или случайны.
Почему гены — не причина?
Ген (последовательность оснований в ДНК) транскрибируется и транслируется в пептид (цепочку аминокислот). Чтобы обрести биологические свойства, пептид должен свернуться в белок. Этот процесс потребляет энергию и подчиняется 2-му закону термодинамики, а также зависит от среды, где происходит сворачивание. Эти два фактора исключают причинно-следственную связь между исходной генетической последовательностью и биологической активностью белка.
Есть ли эмпирические доказательства?
- Исследование близнецов (2000 г.): не выявило доказательств, что рак — "генетическое" заболевание.
- Международное исследование (2012 г.) с участием 50 000 пар идентичных близнецов показало, что это заключение применимо и к другим распространенным болезням.
- Проблема "недостающей наследуемости": после завершения секвенирования генома человека в 2001 г. не удалось связать аномальные последовательности генов с распространенными заболеваниями.
В чём суть новой концепции?
На фундаментальном уровне организмы — это энергопотребляющие системы, и их физической основой являются сложные диссипативные системы. Потоки энергии (называемые действиями) внутри клетки и через неё, согласно 2-му закону термодинамики, стремятся к максимальной эффективности (следуют по пути наименьшего сопротивления). Обмен энергией порождает новые эмерджентные свойства, которые изменяют действия и ведут к появлению ещё более сложных свойств. Результат — эволюция от простых к сложным и разнообразным организмам без необходимости апеллировать к генам. Эта модель подтверждается компьютерным моделированием виртуальной экосистемы Мауно Рёнккё из Университета Восточной Финляндии.
Каковы практические последствия?
Два наиболее актуальных:
- Убеждённость в неотвратимом влиянии генов на здоровье и поведение отвлекает внимание от реальных причин болезней, многие из которых имеют средовое происхождение.
- Текущая стратегия перехода к медицине, основанной на полногеномном секвенировании ("персонализированная медицина"), окажется дорогостоящей и неэффективной.
Что такое персонализированная медицина?
Это идея, что по полной последовательности ДНК (генома), определённой при рождении, можно предсказать будущие проблемы со здоровьем и принять профилактические меры. Многие европейские страны имеют исследовательские программы в этой области; в Великобритании проводится пилотное исследование с участием 100 000 человек.